[发明专利]双轨式超声波探伤车防撞预警系统及方法

说明书

双轨式超声波探伤车防撞预警系统，包括车载工控机系统，车载工控机系统包括工业控制计算机，车载显示器；车载下位机系统包括毫米波雷达传感器，ARM主控单元，刹车及控制模块，故障报警模块；利用系统的步骤：1)初始化车载工控机系统和车载下位机系统；2)工业控制计算机完成运动特性信息采集；3)ARM主控单元完成障碍物目标的信息采集；4)下位机系统发送信息数据帧至车载工控机系统；5)车载工控机判断预警等级及是否制动；7)安全辅助策略软件模块完成减速预警；8)安全辅助策略软件模块完成紧急刹车；9)危急情况解除后，显示上一次防撞预警的详细信息，循环判断至探伤车完全脱离危险状态；具有运行稳定和安全可靠的特点。

技术领域

本发明属于特种车辆安全技术领域，特别涉及双轨式超声波探伤车防撞预警系统及方法。

背景技术

现阶段我国铁路运输的特点是全天候、运量大、能耗低且同时向着载重化和高速化发展。在长期运营过程中，日益增长的负荷量会难以避免的对轨道造成各类损伤，若不及时进行探伤和养护，就有可能导致事故的发生，威胁群众生命财产安全。在进行探伤作业时，轨前可能会存在其他作业车辆或人员，轨枕上也会出现如山石、树枝等较大的障碍物，工人除了需操纵探伤车进行伤损检测外，还要时刻观察前方道路情况，并根据现场情形进行车辆运动特性控制，及时完成防撞预警或紧急制动。这种人工手动预警的方式不但增加了作业环节，降低了探伤工作效率，而且很容易受到外界因素的干扰，难以实现安全稳定运行。因此，设计一款基于雷达信息的双轨式超声波探伤车防撞预警系统装置作为探伤车摆脱危险局面或预防险情的重要安全措施来解决上述问题是非常必要的。

双轨式超声波探伤车防撞预警目前主要依靠工人手动操作探伤车霍尔推杆进行减速，并使用脚刹完成紧急制动，以便达到防撞预警的目的。现阶段的这种作业方式对工人的依赖性很大，消耗大量人力物力，且减速程度和制动时机仅凭人工经验判定，难以实现安全稳定运行。其他一些半自动式的紧急制动装置，仅依靠电刹在固定距离进行制动，无法根据车速和前方障碍物速度进行刹车距离自适应调节，且无法显示预警信息。本款双轨式超声波探伤车防撞预警系统装置结构简单，具有光电增量式编码器和毫米波雷达传感器可测得探伤车位移、速度数据以及前方目标位移、速度数据，输入至安全辅助策略软件中，通过改进参数自适应和正余弦优化的IMM滤波跟踪算法对前方目标进行滤波跟踪，根据当前时刻探伤最小安全距离判断预警等级及是否制动。此外，具有良好的人机交互界面，提高了防撞预警的效率和精度，保障了探伤安全，具有运行稳定和安全可靠的特点。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双轨式超声波探伤车防撞预警系统及方法，将探伤车位移检测、探伤车速度检测、轨前目标位移检测、轨前目标速度检测结合起来，前两者通过光电增量式编码器采集信息并计算可以得出，后两者通过毫米波雷达采集轨前目标信息并处理可以得出；将各类新数据输入至安全辅助策略软件中，通过改进参数自适应和正余弦优化的IMM滤波跟踪算法对前方目标进行滤波跟踪，将探伤车与前方目标间距和当前时刻探伤最小安全距离比较就可以判断预警等级及是否制动；将具体信息通过RS485通讯模块传输给ARM主控单元，通过刹车及控制模块实现对电刹机构和车速的控制，高效的解决探伤车防撞预警问题，具有可行性强，精度高，减少人工作业受到外界因素的干扰而造成的安全事故，节约成本和安全可靠的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：双轨式超声波探伤车防撞预警系统，包括有车载工控机系统和车载下位机系统；车载工控机系统以工业控制计算机(3)为核心，通过航空插头与增量式编码器(2)连接，用于接收探伤车的位移信息；安全辅助策略软件模块(4)运行在工业控制计算机(3)中，通过输入所需类型数据完成防撞预警和紧急制动的判断；车载显示器(1)通过HDMI信号线与工业控制计算机(3)连接，用于完成车载工控机系统的报警信息显示以及防撞预警的详细信息显示，车载显示器为为人机交互部分；